Questões de Concurso Sobre turbinas a vapor (elementos, características e classificação) em engenharia mecânica

A cogeração de energia pode ser definida como a

As turbinas a vapor são classificadas conforme o modo de atuação do vapor no rotor em turbinas de ação ou de reação. Além disso, aquelas que possuem vários conjuntos de pás no mesmo eixo podem ser classificadas, conforme o modo de disposição dos escalonamentos (estágios), em turbinas com velocidade escalonada, pressão escalonada ou pressão e velocidade escalonadas. Com base nessas classificações, a turbina a vapor representada no diagrama acima é uma turbina do tipo

As turbinas a vapor de vários conjuntos de pás no mesmo eixo, conforme o modo de disposição dos estágios, são classificadas como turbinas de estágios de:

Um trocador de calor casco e tubo deve ser construído para aquecer a água que irá alimentar uma caldeira. O líquido frio é água proveniente da central de utilidades da indústria. O trocador de calor opera em contracorrente e contém tubos de aço-carbono, com diâmetros interno e externo iguais a 2,0 cm e 2,5 cm, respectivamente. A água fria escoa pelo interior dos tubos a uma velocidade de 0,5 m/s, entrando a 30 °C e saindo a 50 °C, enquanto a água quente entra a 80 °C. As taxas mássicas da água fria e da água quente que alimentam o trocador de calor são 15 kg. s^-1 e 30 kg. s^-1 , respectivamente. O coeficiente global de transferência de calor, baseado na área externa, é 250 W. m^-2. K^-1 .
Considere a massa específica e o calor específico da água iguais a 1.000 kg. m^-3 e 4.200 J. kg^-1. K^-1 , respectivamente, independentemente da temperatura. Aproxime o valor π para 3 e considere o fator de correção da MLDT como igual a 1,0.

Dados: 1/ln(0,95) = −19,5; 1/ln(0,85) = −6,2;
1/ln(0,75) = −3,5; 1/ln(0,65) = −2,3.

Se o comprimento máximo do tubo for 2,4 metros, qual é o número de passagens por tubo?

O vapor d'água entra em uma turbina adiabática a P ₁ e T₁ com vazão de 5 kg/s e sai a P₂ e T_2. . Considere que a potência produzida pela turbina é de 2,5 MW, e que as variações das energias cinéticas e potencial podem ser desprezadas.
Sabendo-se que a entalpia na entrada da turbina vale 3.500 kJ/kg, o valor da entalpia, em kJ/kg, na saída da turbina, é

Uma turbina operando em regime permanente é alimentada com 3 kg/s de vapor d'água a P ₁ e T_1. Nessas condições, a entalpia vale h₁ = 3.150 kJ/kg. O vapor é descarregado da turbina como vapor saturado a P₂ . Nesse estado, h₂ = 2.550 kJ/kg.

Considerando-se as hipóteses usuais para turbina, a velocidade na seção de alimentação de 11 m/s e a velocidade na seção de descarga desprezível, para a potência gerada pela turbina, em kW, tem-se

Dentre os diagramas Pressão – Velocidade apresentados a seguir, aquele que corresponde a uma turbina a vapor com escalonamento de pressão (turbina Rateau) é

Os geradores elétricos são máquinas que transformam uma forma de energia, por exemplo, mecânica, hidráulica, química, etc., em energia elétrica. Eles podem ser combinados em série ou em paralelo para atender a uma necessidade específica. Na associação em série,

O diâmetro das turbinas de um equipamento mede 160 cm.
Se a turbina gira a uma velocidade de 3600 rpm, a velocidade das pontas das pás é, em m/s, aproximadamente, igual a:

Sobre a formação e extração de condensado em tubulações de distribuição de vapor, indique se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa com a sequência correta de cima para baixo.
( ) A transferência de calor do vapor para o ambiente reduz a temperatura do vapor superaquecido e causa a condensação do vapor saturado. Durante a condensação do vapor saturado, sua temperatura e pressão permanecem constantes.
( ) O condensado formado escorre pelas paredes e escoa ao longo da tubulação por ação da gravidade e do escoamento de vapor, até um ponto em cota mais baixa onde ele é extraído por um purgador. Esse condensado coletado pelos purgadores pode ser retornado para a caldeira com a água de alimentação.
( ) No início da operação de uma tubulação de vapor, a taxa de formação de condensado é mínima, já que as tubulações ainda não estão quentes o suficiente para perder calor para o ambiente externo.
( ) Derivações de tubulação principais devem ser instaladas na parte superior da tubulação, a fim de evitar a drenagem de condensado das tubulações principais para as tubulações secundárias, inundando a tubulação secundária.
( ) Os purgadores são instalados aproximadamente a cada 30 m a 50 m ao longo de tubulações longas horizontais e aproximadamente a cada 15 m em tubulações com inclinações que crescem na direção de escoamento do vapor. Purgadores também devem ser instalados em pontos baixos da tubulação e no pé de tubulações verticais.

Uma turbina a gás consome cerca de 0,8 kg/s de combustível. Na entrada de ar, este tem sua velocidade aumentada na turbina para 200 m/s. Dadas as massas específicas de ar e gás (ρ_ar = 1,15 kg/m³ , ρ_gás = 0,63 kg/m³ ), a área de entrada de ar da turbina é A₁ = 0,3 m² e a saída dos gases quentes possui área A₃ = 0,15 m² , conforme a ilustração a seguir.

Considerando que “mach” é uma classificação sobre as velocidades de fluidos, determine o valor de “mach” para o escoamento dos gases quentes na atmosfera da turbina anterior.

(Considere: V_som = 340,29 m/s)